UNIDAD I. Redes de Telecomunicación.

UNIDAD I. Redes de Telecomunicación.
Introducción. Principios Básicos (11hT + 3hP)
La primera unidad introduce los conceptos fundamentales de las redes de telecomunicación describiendo
la problemática del modelo de comunicación y sus principales conceptos relacionados: clasificaciones,
encaminamiento, multiplexación, conmutación, etc. así como los servicios y aplicaciones sobre dichas redes.
T bié se introduce
También
i t d
ell diseño
di ñ de
d red:
d cualquier
l i proceso de
d comunicación
i
ió entre
t dos
d dispositivos
di
iti
sigue
i
un
conjunto de reglas (protocolo) que regulan su comportamiento. Se presenta su arquitectura, características
y funciones básicas, así como los dos principales modelos: OSI y TCP/IP. Estos establecen las directrices
de dicho diseño basado en la división de tareas del proceso de comunicación, agrupadas por capas o
niveles.
i l
E ambos
En
b
casos se describen
d
ib
l
los
servicios
i i
proporcionados
i
d
por cada
d nivel
i l y se profundiza
f di
en
TCP/IP, el más habitual, detallando sus características y modelo de direccionamiento.
Además del material de clase (transparencias, apuntes) es recomendable leer estos mismos contenidos en
los Caps.1
Caps 1 y 2 del libro W.Stallings “Comunicaciones
Comunicaciones y Redes de Computadores
Computadores”, 6
6ª ed.,
ed MacMillan,
MacMillan 2000.
2000
Tema 1. MODELO DE COMUNICACIÓN. PROBLEMÁTICA.
Tema 2. REDES. CONCEPTOS RELACIONADOS.
Clasificación (según el tráfico mayoritario, la topología, la tecnología de transmisión, la cobertura).
Encaminamiento.
Multiplexación (FDM, TDM, CDM).
Conmutación ((circuitos, mensajes,
j
p
paquetes
q
[[datagrama/circuito
g
virtual]).
])
Servicios y aplicaciones.
Tema 3. ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. MODELOS.
Protocolos: arquitectura, características y funciones.
Modelo OSI
OSI. Referencia para la normalización
normalización. Niveles OSI
Modelo TCP/IP. Niveles. Protocolos. Direccionamiento IP. Servicios en TCP/IP.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.1
Arquitectura de Redes
I.1 MODELO DE COMUNICACIÓN. Problemática
Modelo simple de comunicación
Telemática: convergencia entre telecomunicación e informática 
“informática
informática a distancia”.
distancia .
Objetivo de un sistema de comunicación:
intercambiar información entre dos sistemas (origen y destino)
EMISOR
Ordenador
MEDIO
• Emisor:Transforma el
• Medio: Medio físico por el
mensaje original en una señal
cual se transmite la señal
(electromagnética) para
electromagnética generada
transmitirla eficientemente
– Hilos o cables metálicos
– Adecúa
– Guías de onda
– Codifica
– La atmósfera
– Amplifica
p
– Fibras
Fib
ó
ópticas
ti
– Etc.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.2
RECEPTOR
C
O
Ordenador
• Receptor: Transforma el
mensaje enviado en una señal
comprensible para el receptor
– Compensa
C
la atenuación
– Minimiza el ruido
Arquitectura de Redes
I.1 MODELO DE COMUNICACIÓN. Problemática
Marco de referencia. Concepto de interfaz
Líneas
Telefónicas
Ejemplo:
módem
módem
Computadora Central
Terminal Remoto
DTE
Interfaz
DCE
M di
Medio
DCE
Interfaz
DTE
Circuito de Datos
Enlace de Datos
DTE: Data Terminal Equipment
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.3
DCE: Data Circuit terminating Equipment
Arquitectura de Redes
I.1 MODELO DE COMUNICACIÓN. Problemática
Problemática
Necesidad de comunicarse para compartir información y recursos de manera sencilla y eficiente.
• ¿Qué medio de transmisión utilizar? Cable, fibra óptica, radio.
• ¿Qué
Q é ti
tipo d
de señal
ñ l y modulación?
d l ió ? Analógica
A ló i (AM
(AM, FM
FM, PM)
PM), di
digital
it l (Manchester,
(M
h t bipolar
bi l NRZ)
NRZ).
• ¿Cómo es la transmisión? Simplex, half duplex, full duplex.
• ¿Cómo enviar gran cantidad de datos de forma eficiente? Mensajes, paquetes, tramas.
• ¿Quién
Q ié tiene
ti
preferencia
f
i para transmitir?
t
iti ? Master-slave,
M t
l
t d lla misma.
todos
i
• ¿Qué sucede si un equipo transmite a distinta velocidad que otro? Sincronización.
• ¿Se producirán errores? Ruido, interferencia, perdidas.
• ¿Cómo detectar los errores? CRC, bits de paridad.
• ¿Cómo tratar los errores? Corregirlos en recepción, pedir retransmisión, cerrar comunicación.
• ¿Cómo ampliar el sistema a más participantes? ¿Qué topología utilizar? Redes LAN.
• ¿Cómo acceder a un medio compartido? Testigo, FDMA, TDMA, CSMA, etc.
• ¿Cómo indicar a quien van dirigidos los datos? Direcciones físicas, lógicas.
• ¿Cómo unir redes LAN para crear redes más grandes? Redes WAN.
• ¿Cómo viajan los datos de red en red? Nodos que almacenan, reenvían, encaminan.
• ¿Qué sucede si un nodo se satura o se cae? Evitar bloqueo de red e integridad de datos.
• ¿Cómo proporcionar calidad y seguridad a los servicios de comunicación? Métodos QoS.
• ¿Qué aplicaciones o servicios proporcionan las redes? Mail, acceso a BBDD, etc.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.4
Arquitectura de Redes
I.1 MODELO DE COMUNICACIÓN. Problemática
Tareas en los sistemas de comunicación
• Utilización del sistema de transmisión de la manera más eficiente posible.
• Implementación de la interfaz entre el dispositivo de comunicaciones y el
sistema de transmisión.
• Sincronización entre el transmisor y el receptor.
• Gestión del intercambio (ejemplo: establecimiento y terminación de una
llamada telefónica).
• Detección, corrección de errores y control del flujo.
• Direccionamiento del destino y encaminamiento a través de la red.
• Recuperación para reanudar la actividad en el punto de interrupción o
restablecer el sistema al estado anterior al comienzo del intercambio
intercambio.
• Formato de mensajes, de forma que ambos sistemas empleen la misma
codificación binaria.
• Calidad y seguridad en las comunicaciones.
• Gestión de red (configuración del sistema, supervisión de su estado,
reacción frente a fallos)
fallos).
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.5
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Justificación del uso de redes
La forma más simple de comunicación entre
dos terminales o dispositivos es establecer
una conexión directa a través de un medio
de transmisión punto a punto. Normalmente
no es viable la conexión mediante un enlace
punto a punto si los dispositivos están muy
alejados o si el número de ellos es elevado
N nodos
N·(N-1)/2 enlaces
Solución: interconectar cada dispositivo a una red de comunicaciones
Conjunto de equipos de datos autónomos
interconectados:
- autónomos: no necesitan de ningún otro
equipo para operar.
- interconectados: intercambio de información.
Primeros objetivos:
- Compartir recursos.
- Fiabilidad.
- Minimizar costes.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.6
Estaciones
(PCs, FAX, etc)
Nodo
Nodo
red de
comunicaciones
i
i
Nodo
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Contenidos del capítulo
 Clasificación:
○ Según el tráfico mayoritario.
○ Según la topología.
○ Según la tecnología de transmisión.
○ Según la cobertura: LAN, MAN, WAN.
 Multiplexación/duplexación. Técnicas FDM, TDM, CDM.
 Encaminamiento.
Encaminamiento
 Conmutación.
 Servicios y aplicaciones.
Cl ifi
Clasificación:
ió Según
S ú ell tráfico
t áfi mayoritario
it i
Se habla de tráfico mayoritario puesto que, en la actualidad, la mayoría de las redes cursan todo
tipo
p de tráfico.
• Redes de VOZ. Transportan mayoritariamente tráfico de voz (ej.: Red telefónica básica RTB,
GSM). Mediante MODEMS se puede emplear para transmisión de datos.
• Redes de DATOS. Transportan mayoritariamente tráfico de datos (ej: X.25, FR, GPRS).
• Redes MIXTAS (integradoras). Fueron diseñadas en su origen para la integración de servicios
y de tráfico multimedia (ej: RDSI-BA,
RDSI BA UMTS)
UMTS).
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.7
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Clasificación: Según la topología
• Bus
• Estrella
• Estrella extendida
• Árbol
Á
o jerárquica
• Malla completa
p
• Anillo
• Red
R d celular
l l
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.8
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Clasificación: Según la topología
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.9
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Clasificación: Según su cobertura o alcance espacial
PAN (Personal Area Networks). Redes de ámbito menor a 10 m (sensores).
LAN (Local Area Networks). Proporcionan servicios de interconexión a una gran variedad de terminales
distribuidos en un área geográfica de reducidas dimensiones. Son de alta velocidad ((>10
10 Mbps) y gran
calidad (tasa de error muy baja). Son de ámbito privado y corporativo. Se encuentran en Universidades
(un edificio o un campus universitario), hospitales, oficinas, etc.
MAN (Metropolitan Area Networks). Similar a una LAN pero en el ámbito de una ciudad.
WAN (Wide
(
Area Networks).
) Su
S ámbito abarca uno o varios países. Pueden ser públicas o privadas.
Cubren grandes distancias geográficas. Son de menor velocidad que las LAN (64 Kbps) y menor calidad
(por ej.: Red Telefónica Básica RTB).
Distancia entre
procesadores
Procesadores ubicados
en el mismo ...
Ejemplo
1m
Sistema
PAN
10 m
Habitación
100 m
Edificio
1 Km
Campus
10 Km
Ciudad
100 Km
País
1.000 Km
Continente
10.000 Km
Planeta
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.10
LAN
MAN (o WAN)
WAN
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Clasificación: Según la tecnología de transmisión
Redes conmutadas
La red está formada por un conjunto de nodos que encaminan la información de origen a destino.
(por ej., Red Telefónica Básica RTB, también conocida como Red Telefónica Conmutada RTC).
R d de
Redes
d difusión
dif ió (BROADCAST)
Un solo canal de comunicación compartido por todas las máquinas. Uno transmite, el resto recibe.
(por ej., redes LAN). De acuerdo con la dirección, la información puede ser ignorada o admitida.
Tanto en redes de conmutación como de difusión,
difusión se pueden distinguir cuatro categorías:
• Unicast: se envía a un destinatario concreto. Es el mas habitual.
• Broadcast: se envía a todos los destinatarios posibles en la red. Ejemplo: anuncio de nuevos
servicios en la red.
• Multicast: se envía a un grupo de destinatarios de entre todos los que hay en la red.
red Ejemplo:
videoconferencia.
• Anycast: si se envía a uno cualquiera de un conjunto de destinatarios posibles. Ejemplo:
servicio de alta disponibilidad ofrecido por varios servidores simultáneamente; el cliente
solicita una determinada información y espera recibir respuesta de uno cualquiera de ellos.
Nodo intermedio
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.11
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Multiplexación: FDM ,TDM, CDM
Función : permitir a varios usuarios
compartir el medio físico de la transmisión
{
FDM = Frequency Division Multiplexing
FRECUENCIA
FRECUE
Separabilidad
Frecuencia (FDM)
Tiempo (TDM)
Código (CDM)
USUARIO 1
USUARIO 2
USUARIO 3
TIEMPO
TIEMPO
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.12
CÓ
DI
GO
USUARIO USUARIO USUARIO
1
2
3
CDM = Code Division Multiplexing
FRE
ECUENCIA
FRECUENCIA
F
FRECUENC
TDM = Time Division Multiplexing
USUARIO 3
USUARIO 2
USUARIO 1
TIEMPO
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Ej: Multiplexación FDM
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.13
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Ej: Multiplexación TDM
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.14
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Multiplexación TDM vs. STDM
Multiplexación por división en tiempo estadística (TDM estadística)
• En TDM síncrona se desaprovechan muchas de las ranuras temporales.
• E
En TDM estadística
t dí ti
se distribuyen
di t ib
l
las
ranuras de
d manera dinámica,
di á i
b á d
basándose
en la
l
demanda.
• El multiplexor sondea las memorias de almacenamiento de entrada, aceptando datos hasta
que se complete una trama.
trama
• La velocidad de la línea multiplexada es menor que la suma de las velocidades de las líneas
de entrada.
C
Comparación
ió TDM síncrona
í
vs TDM estadística
t dí ti
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.15
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Multiplexación/duplexación
Multiplexación: permitir a múltiples
usuarios compartir el medio físico de la
transmisión
transmisión.
Separabilidad
{
Duplexación: permitir a los dos sentidos de
la comunicación (trx/rcx) compartir el medio
físico de la transmisión
transmisión.
Frecuencia (FDM)
Tiempo (TDM)
Código (CDM)
Separabilidad
duplexación de voz
en tiempo (RTC)
{
Frecuencia (FDM)
Tiempo (TDM)
Espacio (2 medios)
duplexación de datos
en frecuencia (ADSL)
multiplexación
lti l
ió de
d voz y datos
d t
en frecuencia (ADSL)
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.16
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Encaminamiento en redes de conmutación
Elección de la ruta/concatenación de enlaces:
• Fijo: camino estático, siempre el mismo, no
sujeto a condicionantes.
condicionantes
• Variable:
- Con desbordamiento: Existe un camino prefijado pero cuando se colapsa, se opta por una
ruta alternativa.
alternativa
- Dinamica: No existe camino previo y la
elección cambia en función del estado de la
red (grado de congestión).
Criterios:
• Mínimo número de saltos
• Mínimo coste de recursos
• Mínimo retardo
• Máximo caudal,
• etc…
Implementación:
• Tablas de encaminamiento (routing table)
• Nodo a nodo (información de cabeceras)
• Extremo a extremo (fase de establecimiento)
• etc...
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.17
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación
 Conmutación de circuitos.
 Conmutación de mensajes.
 Conmutación de paquetes.
 Datagrama.
 Circuito Virtual.
 Datagrama VS circuito virtual.
Técnicas de Conmutación
Normalmente, la red no está completamente mallada (o
conectada), es decir, no hay un enlace directo posible
entre cada pareja de nodos. Así, para establecer un
camino de intercambio de datos entre dos equipos
terminales (fuente y destino) de una comunicación se
establecen diferentes mecanismos. Estos mecanismos
se conocen como técnicas de conmutación que
permiten el transporte de información a través de la red.
Existen tres tipos fundamentales:
• Conmutación de circuitos
• Conmutación de mensajes
• Conmutación de paquetes
 Circuito virtual
 Datagrama
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.18
Equipo terminal
Nodo conmutación
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Encaminamiento vs. Conmutación
Técnicas de encaminamiento
• ¿Qué
Q é rutas
t pueden
d seguir
i los
l mensajes
j a través
t é de
d la
l red?.
d?
• ¿Qué caminos puede seguir la información en la red?.
• Tiene un sentido más global y buscan el mejor camino entre todos los
posibles para ir de un terminal origen a un terminal destino a través de
la red
E
Encaminamiento
i
i t Fijo
Fij vs. Encaminamiento
E
i
i t Variable
V i bl
Técnicas de conmutación
• ¿Cómo se controla el avance de la información en la red?.
• ¿Cómo atraviesan su ruta los datos de un mensaje?.
• Tienen un sentido más local y buscan una salida en un nodo a partir de
una identificación presentada a la entrada de dicho nodo
Conmutación de Circuitos vs. Conmutación de Paquetes
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.19
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de circuitos
Características principales
- Requiere el establecimiento de un camino físico (conexión) entre el terminal origen y el terminal
destino previamente al inicio de la transferencia de información.
información Dicho camino es una secuencia
de enlaces conectados entre nodos de la red.
- Este tipo de conmutación es ORIENTADA A CONEXIÓN.
- Los recursos se dedican en exclusiva a una llamada.
- Diseñada para manejar tráfico de voz.
- La eficiencia es aceptable debido al alto grado de actividad vocal.
- La comunicación presenta tres fases:
1) Establecimiento del circuito (se hace un test para ver si la estación remota está
ocupada o libre para aceptar la conexión).
2) Transferencia de datos.
3)) Liberación del circuito.
- Después del establecimiento cada nodo debería reservar canales de comunicación más
capacidad de conmutación.
- Existe un retardo previo a la fase de transferencia que corresponde a la fase de establecimiento.
U vez establecida
Una
t bl id la
l llamada,
ll
d los
l datos
d t se transfieren
t
fi
a tasa
t
fij sin
fija
i prácticamente
á ti
t retardo.
t d
- No existe peligro de congestión.
La transmisión de datos es de naturaleza a ráfagas (bursty),
(bursty) por ello la utilización de conmutación
de circuitos puede resultar ineficiente.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.20
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de circuitos. Ejemplo RED DE TELEFONÍA PÚBLICA
Aunque originalmente se diseñó y realizó para dar un servicio de telefonía analógica a los
abonados, progresivamente se va convirtiendo en una red digital
Componentes:
Abonados: dispositivos que se conectan a la red. Ej: Teléfono o modem.
Bucle local o de abonado: enlace entre el abonado y la red. Ej: cable de par
trenzado ((varias decenas de km))
Centrales: Centros de conmutación de la red. Si los abonados se conectan
directamente a ellos se llaman centrales finales. Un misma central final puede
servir a miles de abonados.
Líneas principales o troncales: son las líneas entre centrales.
centrales Pueden
transportar muchos circuitos de voz usando tanto FDM como TDM.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.21
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de circuitos. Establecimiento del circuito
En el establecimiento, la estación origen pide al nodo al que está conectado una conexión con la
estación destino.
Para encontrar el camino (concatenación de enlaces entre nodos) hasta las estación remota
este nodo se usa información de encaminamiento,
encaminamiento disponibilidad,
disponibilidad coste,
coste etc.
etc El proceso se repite
nodo a nodo, hasta llegar al nodo al que está conectado el terminal destino, que comprueba si el
terminal está preparado para aceptar la conexión.
Si la estación remota está disponible el nodo destino envía una señal de aceptación a nodo
origen a través del camino o circuito establecido,
establecido que se mantendrá durante toda la
transferencia de información.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.22
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de circuitos. Cronograma
El retardo extremo a extremo se calcula como:
para n nodos intermedios, y definiéndose los siguientes parámetros:
- Tiempo de propagación
tPtotal ≡ ∑ tPi = tPA-1+ tP1-2 +...+ tPn-B, siendo tPi ≡ diprop / vprop
diprop = distancia del enlace i-ésimo (m)
vprop = velocidad de propagación = 2·108 m/s
- Tiempo de procesado* tN ≡ tNi = tNA-1= tN1-2 ...
;
* El tiempo de procesado (tN) se debe a distintas funciones: entender la marcación,
encaminamiento,
i
i t tarificación,
t ifi
ió etc.
t Se
S distingue
di ti
entre
t procesado
d en nodo
d (tNi) y en los
l
extremos de la comunicación (tNtrx/rcx) ya que, una vez establecida la conexión los
nodos ya no procesan la información (que se transmite de forma continua) y tNi = 0.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.23
tPA-1
tTestA-1
tNA-1
tP11-22
tTest1-2
tN1-2
tP2-B
tTest2-B
tNtrx/rcx
tTestTotal
tPtotal
tNtrx/rcx
Señal de
petición de
establecim
Señal de
aceptación
tNtrx/rcx
- Tiempo
Ti
de
d transmisión
t
i ió (establecimiento,transfer,liberación)
( t bl i i t t
f lib
ió )
tTestTotal ≡ ∑ tTest i = tTestA-1+ tTest1-2 + … + tTestn-B
tTlibTotal ≡ ∑ tTlib i = tTlibA-1 + tTest1-2 + … + tTlibn-B
m
tTtrx-ctosTotal
, y siendo
trx ctosTotal ≡ tTctos =
c
m = longitud del mensaje (bits)
c = tasa de transmisión constante (bps)
B
tPtotal
Transferencia
información
Señal de
liberación
tTtrxTotal
tNtrx/rcx
tPtotal
tTlibTotal
tNtrx/rcx
tTlibTotal
tPtotal
tNtrx/rcx
Ttrx-ctos
siendo
Test
= 2tPtotal + 2tTestTotal + ntN + 2tNtrx/rcx
Ttrx-ctos = tPtotal + tTtrx-ctosTotal
+ tNtrx/rcx
Tlib
= 2tPtotal + 2tTlibTotal + 2tNtrx/rcx
2
Tlib
T = Test + Ttrx-ctos + Tlib
1
Test
A
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de mensajes
Características principales
- La conmutación de mensajes intercambia unidades lógicas de datos (mensajes).
- No
N h
hay establecimiento
t bl i i t anticipado
ti i d de
d la
l ruta
t entre
t ell origen
i
y ell destino.
d ti
El mensaje
j (información)
(i f
ió )
va precedido de una cabecera con la dirección de origen, dirección de destino, códigos de control
de errores y otros parámetros. Dicha cabecera es procesada en cada nodo.
- Este tipo de conmutación es NO ORIENTADA A CONEXIÓN.
CONEXIÓN
- El mensaje viaja nodo a nodo. En cada nodo se debe esperar a recibir todo el mensaje y
retransmitirlo (almacenamiento y retransmisión o “Store and Forward”). Es necesario procesar la
cabecera.
cabecera
Cabecera
Mensaje
- Dado que la longitud de los mensajes es variable, el retardo también es variable. Al mismo tiempo
que es necesario determinar la capacidad
q
p
de almacenamiento q
que será necesaria p
para evitar
pérdidas de información.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.24
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de mensajes. Esquema de nodo/procesador
El conmutador “Store and Forward” consta básicamente de los siguientes elementos:
- Interfaz de red: al que se conectan las diferentes líneas o enlaces.
- Buffers de recepción: en los que se almacenan los datos de cada mensaje que se recibe.
recibe
- Memoria central (FIFO): en la que se guardan los mensajes antes de enviarse.
- Procesadores: para analizar la cabecera del mensaje y deciden a que buffer de salida se
encaminan antes de ser enviadas por el interfaz de salida.
- Buffer
B ff de
d salida
lid (reenvío)
(
í )
- Interfaz de salida (red)
Procesadores
Interfaz
de red
Buffers de
recepción
Memoria
central
Buffers
de reenvío
Interfaz
de red
Secuencia de eventos:
- Recepción de todos los bits del mensaje.
- Almacenamiento en la memoria central.
- Procesado.
- Encaminamiento
E
i
i t h
hacia
i ell nodo
d siguiente.
i i t
- Transmisión.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.25
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de mensajes. Cronograma
El retardo extremo a extremo se calcula como:
T = Ttrx-mensajes
j
siendo
A
B
2
1
tPA-1
Ttrx-mensajes = tPtotal + tTtrx-msjTotal + ntN + tW
para n nodos intermedios, y definiéndose los siguientes parámetros:
M1
tTmA-1
tNA-1
tP1-2
- Tiempo de procesado tN ≡ tNi = tNA-1 = tN1-2 ...
- Tiempo de espera en cola* tW
- Tiempo de transmisión (transferencia del mensaje)
m + HM
tTtrx-msjTotal ≡ ∑ tTmi , tomando tTmi =
, y siendo
ci
m = longitud del mensaje (bits)
HM = longitud de la cabecera del mensaje (bits)
ci = capacidad del enlace i-ésimo (bps)
* En el esquema representado se ha supuesto que hay una única conexión, es decir,
que el mensaje sale del nodo inmediatamente después de haber sido procesado. Si
M1
tTm1
m1-2
2
Ttrrx-mensajes
- Tiempo de propagación
tPtotal ≡ ∑ tPi = tPA-1+ tP1-2 +...+ tPn-B, siendo tPi ≡ diprop / vprop
diprop = distancia del enlace i-ésimo (m)
vprop = velocidad de propagación = 2·108 m/s
tN1-2
tP2-B
M1
tTm2-B
hubiera
h
bi
varias
i conexiones,
i
h b í que añadir
habría
ñ di ell tiempo
ti
d espera en cola
de
l (tW),
W) puesto
t
que el buffer de salida podría estar ocupado por otros mensajes.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.26
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de mensajes
Ventajas:
- El uso del canal no es exclusivo para una conexión, sino compartido.
- Mayor eficiencia en la transmisión.
transmisión El canal se asigna a la conexión que lo necesita.
necesita
- Durante la transmisión del mensaje se aprovecha toda la capacidad del canal.
- Disminuye la probabilidad de bloqueo de nuevas conexiones. Se admiten más conexiones a costa
de tolerar un cierto retardo.
- No
N se requiere
i
que ell transmisor
t
i
y ell receptor
t estén
té disponibles
di
ibl simultáneamente.
i ltá
t (se
( guarda
d la
l
información hasta el receptor está disponible)
- Un mismo mensaje puede enviarse a varios destinos a la vez: MULTICAST, BROADCAST.
- Se pueden establecer prioridades en los mensajes incluyendo esta información en la cabecera.
Esto es muy útil en sistemas de integración de servicios (Ej.: voz, datos bancarios, …La voz ha de
transmitirse en tiempo real, entonces se le dará prioridad frente a los datos bancarios que
únicamente requerirán no perderse).
- Se p
puede dar con mayor
y facilidad adaptación
p
de velocidades.
- Pueden seleccionarse procedimientos de control de errores y recuperación de mensajes, control
de flujo, etc
Desventajas:
- No son adecuados para transferencias en tiempo real o interactivas ya que el retardo puede ser
elevado y muy variable (jitter elevado).
- Requiere grandes capacidades de almacenamiento.
La solución: conmutación de paquetes.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.27
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de paquetes
Características principales
- Los datos se transmiten en bloques llamados paquetes. Los mensajes largos se trocean en
paquetes que contienen: información de usuario e información de control (permite el enrutamiento
y la transmisión hacia el destino).
- En cada nodo de la red, el paquete es almacenado brevemente hasta que se pasa al siguiente
nodo.
nodo
Datos de usuarios
Datos
Datos
Datos
Inf
Control
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.28
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de paquetes
Ventajas:
- Aumenta
A
t la
l eficiencia.
fi i
i Un
U enlace
l
puede
d repartirse
ti
entre
t varios
i usuarios.
i
- Permite el intercambio de paquetes entre dos estaciones con tasas diferentes.
- Disminuye la probabilidad de bloqueo de nuevas conexiones. Se admiten más conexiones a costa
de tolerar un cierto retardo.
- Admite el uso de mecanismos de asignación de prioridades a los paquetes.
Desventajas
- Mayor retardo comparado con conmutación de circuitos: Retardos en los nodos, retardo de
espera en cola,
cola etc.
etc
- Aparece el fenómeno del jitter. Los paquetes de una determinada fuente puede sufrir diferentes
retardos.
- Necesidad de cabeceras en los paquetes.
- Mayor procesado de la información.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.29
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de paquetes. Datagrama
DATAGRAMA:
- Cada paquete se trata independientemente, sin tener en cuenta los paquetes transmitidos con
anterioridad.
- Los paquetes asociados a una misma conexión no tienen por qué seguir la misma ruta ni llegar en
secuencia al destino. No hayy fase de establecimiento ni de liberación de la conexión ((NO
ORIENTADO A CONEXIÓN). Todos los paquetes contienen una dirección destino y un número de
secuencia que permite ordenarlos. La estación destino se ha de encargar de recuperar el orden.
- Robusto frente a la caída de nodos.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.30
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de paquetes. Datagrama. Cronograma
El retardo extremo a extremo se calcula como:
siendo
B
2
1
tPA-1
Ttrx-datagrama = tPtotal + tTtrx-datTotal + ntN + tW
para n nodos intermedios, y definiéndose los siguientes parámetros:
P1
tTdatA-1
- Tiempo de propagación
tPtotal ≡ ∑ tPi = tPA-1+ tP1-2 +...+ tPn-B, siendo tPi ≡ diprop / vprop
diprop = distancia del enlace i-ésimo (m)
vprop = velocidad de propagación = 2·108 m/s
P2
tNA-1
tP1-2
- Tiempo de procesado tN ≡ tNi = tNA-1 = tN1-2 ...
- Tiempo de espera en cola tW
- Tiempo de transmisión (transferencia de los paquetes)
p
p
m
tTtrx-datTotal ≡ ∑ tTdati +
·
, tomando tTdati =
, y con
ci
p-HD cmín
m = longitud del mensaje (bits)
p = longitud
l
it d d
dell paquete
t iincluyendo
l
d lla cabecera
b
(bit
(bits))
HD = longitud de la cabecera de cada paquete (bits)
ci = capacidad del enlace i-ésimo (bps)
m
p-H
HD = número de paquetes (entero superior)
P3
P1
tTdat1-2
P2
tN1-2
tP2-B
P3
P1
tTdat2-B
d t2 B
P2
tTdat2-B
P3
tTdat2-B
Ttrx-datagram
ma
T = Ttrx-datagrama
g
A
* En el sumatorio, ∑ tTdati no se incluye el tTdati correspondiente al cmín
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.31
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de paquetes. Circuito virtual
CIRCUITO VIRTUAL:
- Se establece una ruta antes de enviar los paquetes.
paquetes Una vez establecida la ruta todos los paquetes la
siguen. (ORIENTADO A CONEXIÓN)
- Dado que la ruta se fija para toda la duración de la conexión, se denomina circuito virtual.
- Cada paquete contiene la información sobre el circuito virtual y los datos de usuario.
- Una vez
e el circuito
circ ito virtual
irt al está establecido,
establecido no es necesario tomar decisiones de encaminamiento.
encaminamiento
- Si cae un nodo del circuito se pierde la comunicación.
Hay dos modalidades de circuito virtual.
• CVP: CIRCUITO VIRTUAL PERMANENTE. La ruta está siempre establecida y los comunicantes la
usan cuando la necesitan. Establecida cuando un usuario se abona a la red.
• CVC:
CVC CIRCUITO VIRTUAL CONMUTADO.
CONMUTADO La
L ruta se establece
bl
solo
l cuando
d los
l sistemas
i
fi l la
finales
l
necesitan.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.32
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de paquetes. Circuito virtual
Y
Ejemplo:
DLCI = 4
DLCI = 7

DLCI = 1

X
A

Z
B
Red de
Transporte
Líneas
punto a
punto
DLCI = 4
DLCI = 7
Tabla de conmutación de VCs en A:
Puerto
DLCI
Puerto
DLCI
Circuito

1

7
Rojo

4

7
Azul
C
DLCI = 5
W
DLCI: Data Link Connection Identifier
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.33
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de paquetes. Circuito virtual. Cronograma
El retardo extremo a extremo se calcula como:
+ 2tTestTotal + ntN + 2tNtrx/rcx
+ tTtrx-cvTotal + ntN + tW
+ 2tTlibTotal + 2tNtrx/rcx
para n nodos intermedios, y definiéndose los siguientes parámetros:
- Tiempo de propagación
tPtotal ≡ ∑ tPi = tPA-1+ tP1-2 +...+ tPn-B, siendo tPi ≡ diprop / vprop
diprop = distancia del enlace i-ésimo (m)
vprop = velocidad de ppropagación
p g
= 2·108 m/s
- Tiempo de procesado tN ≡ tNi = tNA-1 = tN1-2 ...
- Tiempo de espera en cola tW
- Tiempo de transmisión (establecimiento, transfer, liberación)
tTestTotal ≡ ∑ tTest i = tTestA
+ tTest1
+ … + tTestn
estA-1
1
est1-2
2
estn-B
B
tTlibTotal ≡ ∑ tTlib i = tTlibA-1 + tTest1-2
+ … + tTlibn-B
p
p
tTtrx-cvTotal ≡ ∑ tTcvi + m ·
, tomando tTcvi =
, y con
ci
p-HCV cmín
m = longitud
g
del mensaje
j ((bits))
p = longitud del paquete incluyendo la cabecera (bits)
HCV = longitud de la cabecera de cada paquete (bits)
ci = capacidad del enlace i-ésimo (bps)
m
= número de paquetes (entero superior)
p-H
p
HCV
• En el esquema representado se ha supuesto que los paquetes de aceptación de llamada y de
liberación del circuito son suficientemente pequeños como para considerar transmisión continua.
Señal de
petición de
establecim
Señal de
aceptación
Señal de
liberación
2
B
tPA-1
tTestA-1
tNA-1
tP11-22
tTest1-2
tN1-2
tP2-B
tTest2-B
tNtrx/rcx
tTestTotal
tPtotal
tNtrx/rcx
tPA-1
tTcvA-1
tNA-1
tP1-2
tTcv1-2
tN1-2
tP2-B
N·tTcv2-B
tNtrx/rcx
tPtotal
tTlibTotal
tNtrx/rcx
tTlibTotal
tPtotal
tNtrx/rcx
Test
2tPtotal
= tPtotal
2tPtotal
1
Ttrx-cv
siendo
Test =
Ttrx-cv
Tlib =
A
Tlib
T = Test + Ttrx-cv + Tlib
* En el sumatorio, ∑ tTdati no se incluye el tTdati correspondiente al cmín
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.34
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de paquetes. Efecto del tamaño de paquete
Longitud
g
óptima
p
de p
paquete:
q
aquella que minimiza el tiempo
de retardo de transmisión del
mensaje. Se calcula como:
p opt
mH
H
n
Ejemplo de mensaje de 10bytes (con cabecera de 1byte)
- Cuanto mayor sea el mensaje o el tamaño de la cabecera, mayor
será el tamaño del paquete óptimo.
- Cuanto más nodos intermedios haya más conveniente será
fragmentar el mensaje.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.35
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de paquetes. Datagrama VS circuito virtual
B
A
1.3
1.2
1.1
23
2.3
22
2.2
21
2.1
Cada paquete lleva el
número del circuito virtual
al que pertenece
red
d orientada
i t d
a conexión
Todos los paquete que
van por un mismo VC
usan la misma ruta
C
El orden se respeta
B
A
B.3
B.2
B.1
C.3
C.2
C.1
Cada datagrama lleva la
dirección de destino
red NO
orientada a
conexión
ió
La ruta se elige de
forma independiente
para cada datagrama
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.36
C
El orden no siempre
p
se respeta
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de paquetes. Datagrama VS circuito virtual
Circuito virtual vs Datagrama.
Si la transmisión de datos dura bastante tiempo, el circuito virtual tiene algunas ventajas:
Paquetes recibidos en el mismo orden en que son transmitidos.
Control de secuencia y errores.
Más rápido.
p
No requiere
q
tomar decisiones de encaminamiento.
Ventajas del modo datagrama:
No precisa establecimiento de una conexión.
Es más flexible. Reacciona a situaciones de congestión.
Es más fiable. Si un nodo cae, el reto de los paquetes buscan una ruta alternativa.
La mayor parte de las redes de conmutación de paquetes actuales
utilizan circuitos virtuales
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.37
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Conmutación de paquetes. Datagrama VS circuito virtual
Red no orientada a
conexión (datagrama)
RED orientada a conexión
(circuitos virtuales)
Establecimiento
de la conexión
Innecesario
Requerido (permanente o temporal)
Direccionamiento
Cada p
paquete
q
lleva la
dirección completa de
origen y destino
Los paquetes
L
t solo
l llllevan ell número
ú
del VC (generalmente pequeño)
Información
de estado
Ni los routers ni la subred
conservan ninguna
Cada VC requiere una entrada en las
t bl d
tablas
de cada
d conmutador
t d por
donde pasa
Encaminamiento
Independiente para cada
datagrama
La ruta se elige al establecer el VC;
todos los paquetes siguen esa ruta
Efecto de fallo
en un router
Se pierden paquetes en
tránsito solamente
Todos los VC que pasan por ese
conmutador se terminan
Ancho de banda
Dinámico
Fijo
Control de congestión
En cada paquete
En establecimiento
Ej
Ejemplos
l
R d IP
Red
X 25 F
X.25,
Frame R
Relay,
l ATM
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.38
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Técnicas de conmutación. Comparativa de cronogramas
Conm. Circuitos
Conm. Mensajes
C.Paq-Datagrama
T = Test + Tp + TT + Tlib
T = Tp + Tw + nT
TN + (n+1)T
( +1)TT
T = Tp + Tw + nT
TN + TT
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.39
C.Paq-Cto.Virtual
T = Test+Tp+Tw+nT
+ TN+TT+Tlib
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Servicios y aplicaciones
Como las redes de comunicación, los servicios pueden ser
clasificados en: orientados a conexión y no orientados a conexión.
Servicio orientado a conexión
La comunicación se lleva a cabo a través del establecimiento de una sesión entre dos
nodos. Como consecuencia, presenta las siguientes características:
• Utili
Utiliza técnicas
té i
d detección
de
d t
ió y corrección
ió de
d errores para garantizar
ti
l transmisión.
la
t
i ió Esto
E t implica
i li
mayor utilización de ancho de banda.
• Cada mensaje se recibe en el mismo orden en que se envió.
• Ejemplo: comunicación telefónica, video-conferencia, etc.
Servicio no orientado a conexión
No se establece ninguna sesión entre los nodos. Sus características son:
• No se garantiza que los mensajes lleguen en el mismo orden en que son enviados.
• Requiere menos ancho de banda, debido a que no utiliza técnicas para detectar o corregir errores. La
comunicación es no fiable, pudiéndose incluir la detección y corrección de errores con servicios
adicionales.
• Ejemplo: correo electrónico, gestión de red, discos virtuales.
El tipo de servicio es independiente del tipo de red sobre el que se ofrezca,
pudiendo darse distintas combinaciones entre tipos de servicio y de redes.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.40
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Servicios y aplicaciones
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.41
Arquitectura de Redes
I.2 REDES. Conceptos relacionados
Servicios y aplicaciones
Intercambio de
información
multimedia.
Servicios con y sin
connotaciones
temporales.
Envío de señales
biomédicas
Audio y vídeo
conferencia
Cancelación de eco
y reducción de
ruidos.
Reconocimiento
automático voz.
Envío de imagen de
alta resolución.
Pizarra interactiva.
Chat.
Acceso web.
Seguridad
S
id d y controll
de acceso.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.42
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Contenidos del capítulo
 Protocolos: Arquitectura, características y funciones.
 Modelo OSI.
 Modelo TCP/IP.
PROTOCOLOS
• Reglas
g
que definen o regulan
q
g
la comunicación entre entidades de sistemas diferentes.
• Se requiere que “hablen el mismo idioma”.
• Entidades:
– Aplicaciones para usuarios.
– Gestores de correo electrónico.
– Sistemas de gestión de bases de datos.
datos
• Sistemas:
– Computador.
– Terminal.
– Sensor remoto.
ELEMENTOS CLAVE
• Sintaxis:
• Semántica
• Temporización:
– Formato de los datos.
– Niveles de señal.
– Información de control.
– Gestión de errores.
–Coordinación
Coordinación de velocidades.
velocidades
–Secuenciación
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.43
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Funciones de un protocolo
• Control de Errores.
• Control de Flujo.
• Fragmentación y Reensamblado.
• Orden de Entrega (Secuenciamiento).
• Direccionamiento.
• Sincronización.
Si
i
ió
• Control de Conexión.
• Encapsulación.
Encapsulación
• Servicios de Transmisión: Prioridad, Seguridad
• etc ...
No todos los protocolos tienen estas funciones
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.44
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Definición y ejemplos
¿Por qué hace falta una arquitectura de protocolos?
• La tarea se descompone en subtareas, facilitando la técnica modular.
• Las subtareas se implementan de manera independiente en diversas capas de la
arquitectura (reduce la complejidad de desarrollo)
• Estandariza interfaces
• Asegura la interoperabilidad de la tecnología.
• Acelera la evolución.
• Simplifica la enseñanza y el aprendizaje
Arquitectura de protocolos: estructura formada por un conjunto de
módulos que realiza las funciones de comunicación entre entidades.
Ejemplos
• EJEMPLO 1. Comunicación entre artistas: dos artistas, mantienen por vía telegráfica una
conversación sobre pintura: uno en Moscú y el otro en Valencia,
Valencia Para entenderse disponen
de traductores ruso-inglés y valenciano-inglés, resp. Los traductores pasan el texto escrito
en inglés a los telegrafistas que lo transmiten por el telégrafo utilizando código Morse.
p
transferencia de archivos entre dos ordenadores
• EJEMPLO 2. Modelo de tres capas:
unidos por una red de comunicaciones
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.45
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Ejemplo 1. Comunicación entre artistas
• Dos artistas manteniendo por vía telegráfica una conversación sobre
p
pintura.
Capa
4
Moscú
A ti t
Artista
Ruso
3
Inglés
Valenciano
Traductor
Morse
Telegrafista
Manipulador
1
A ti t
Artista
Traductor
Texto escrito
2
Pintura
Valencia
Texto escrito
Telegrafista
Impulsos eléctricos
Telégrafo
Comunicación real
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.46
Manipulador
Telégrafo
Comunicación virtual
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Ejemplo 1. Comunicación entre artistas
• Suponer ahora que Moscú y Valencia no disponen de comunicación directa vía telégrafo,
pero que la comunicación se realiza de forma indirecta por la ruta:
Moscú – Copenhague: telégrafo por cable
Copenhague – París: radiotelégrafo
París – Valencia:
telégrafo por cable
Pintura
Artista
Artista
Inglés
Traductor
Traductor
Morse
M
Morse
Telegrafista
Telegrafista
M
Morse
Telegrafista
Ondas
de radio
p
Impulsos
eléctricos
Telegrafista
Impulsos
p
eléctricos
Telégrafo
Telégrafo
Telégrafo
Telégrafo
Moscú
Copenhague
París
Valencia
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.47
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Ejemplo 2. Modelo de tres capas
TRANSFERENCIA DE ARCHIVOS. La fuente debe activar el trayecto de
comunicaciones o informar a la red de cuál es el destino.
Debe comprobar que el destino está preparado para recibir los datos.
La aplicación de transferencia de archivos de la fuente debe comprobar que el
sistema de gestión de archivos del destino puede aceptar y guardar el archivo para
este usuario.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.48
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Ejemplo 2. Modelo de tres capas
• Las comunicaciones involucran a tres agentes
Aplicaciones.
p
Ordenadores.
Redes.
• Organizar la tarea de la comunicación en tres capas o niveles:
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.49
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Ejemplo 2. Modelo de tres capas
Capa de acceso a red
•
•
•
•
•
Intercambio de datos entre el computador y la red a la que está conectado.
El computador
p
emisor p
proporciona
p
a la red la dirección de destino.
El computador emisor puede necesitar ciertos servicios proporcionados por la red.
Depende del tipo de red que se use (LAN, conmutación de paquetes, etc.).
Resto de software de comunicaciones por encima de la capa de acceso a la red no tendrá
que ocuparse de las características específicas de la red.
red
Capa de transporte
• Intercambio de datos de una manera segura:
– Todos los datos llegan a la aplicación destino.
destino
– Mismo orden en que fueron enviados.
• Independiente de la red que se use.
• Independiente de la naturaleza de las aplicaciones.
• Capa común compartida por todas las aplicaciones.
Capa de aplicación
• Admite varias aplicaciones de usuario.
• Para cada tipo de aplicación se necesita un módulo independiente.
• Ejemplo: correo electrónico, transferencia de ficheros, navegación web, …
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.50
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Ejemplo 2. Modelo de tres capas
Requisitos de direccionamiento
• Se necesitan dos niveles de direccionamiento.
Cada computador debe tener una dirección de red exclusiva.
Cada aplicación en el computador debe tener una dirección que sea única dentro
del propio computador
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.51
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Ejemplo 2. Modelo de tres capas
Unidades de datos de los protocolos
• En cada capa, se utilizan protocolos para la comunicación.
• Se añade información de control a los datos del usuario en cada capa.
capa
• La capa de transporte puede fragmentar los datos del usuario. Cada fragmento tendrá una
cabecera de transporte (Service Access Point, número de secuencia, código de detección de
errores). Resultado: una unidad de datos de transporte de protocolos o PDU.
• Añade la cabecera de acceso a la red (dirección del computador destino).
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.52
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Ejemplo 2. Modelo de tres capas
Funcionamiento de una arquitectura de protocolos (resumen)
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.53
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Arquitecturas de protocolos normalizadas
• Años 60-70:
Protocolos de comunicaciones p
propietarios,
p
incompatibles
p
y heterogéneos
g
Multiplicidad de fabricantes, plataformas, equipos, aplicaciones...
Necesidad de una estructuración en el proceso de comunicación
• Arquitecturas normalizadas:
Interoperabilidad entre equipos.
Gran mercado de equipos y software..
Los clientes pueden exigir equipos estandarizados.
Tienden a congelar la tecnología.
• Dos normas:
- Modelo de referencia OSI (ISO 7498, 1984)
Nunca ha respondido a las expectativas iniciales.
- Conjunto
C j t de
d protocolos
t
l TCP/IP (Proyecto
(P
t ARPANET DoD,1972)
D D 1972)
Es la más ampliamente utilizada
UIT-T,
T, …
• Organizaciones de normalización: IETF, ISO, UIT
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.54
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Críticas a los modelos de capas
Críticas al modelo OSI
• Tardó mucho en desarrollarse.
• Tecnología inadecuada:
Algunos
g
niveles vacíos, otros muyy densos.
Muy complejo, difícil de implementar e ineficiente.
• Implementaciones inadecuadas (enormes y lentas)
Críticas al modelo TCP/IP
• No es un modelo general:
No describe cualquier pila de protocolos
Se trata de una implementación concreta
• No se distinguen las capas física y de enlace de datos
No es un modelo apropiado a seguir
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.55
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Modelo OSI
• El modelo OSI (Open System Interconnection) fue definido entre 1977 y 1983
por la ISO (International Standards Organization) para promover la creación de
estándares independientes de fabricante.
fabricante Divide TODAS las funciones que tiene
que realizar un sistema de comunicación en siete de capas o niveles. Este
modelo no normaliza ningún protocolo, solo define cada capa.
• L
Los niveles
i l
ti
tienen
una estructura
t t
j á i
jerárquica
que se apoya en la
l noción
ió de
d
servicio. Cada capa se sirve de la inferior para realizar ciertas funciones, realiza
sus propias funciones y ofrece un servicio a la capa superior. Así, cada nivel N
es proveedor de servicio de nivel N y usuario de servicio N-1.
N1
Directrices
• Número de niveles suficientemente grande para que cada nivel fuera sencillo
pero no excesivo para evitar que el modelo OSI fuera inmanejable.
• Frontera muy sencilla entre capas consecutivas.
• Funciones relacionadas entre sí se agrupan en una misma capa.
capa
• Todas las capas deben tener únicamente interfaz con la capa superior y con la
inferior, salvo evidentemente la primera y la última.
• Reaprovechar la máxima experiencia acumulada.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.56
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Modelo OSI. Niveles
Aplicación.
Aplicación
Presentación.
Sesión.
Transporte.
Transporte
Red
Enlace de datos
Física.
Física.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.57
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Modelo OSI. Niveles
Nivel físico (Nivel 1)
Permite utilizar directamente el medio físico de transmisión. Como servicio ofrece la transmisión de
g
características:
bits. En este nivel se definen las siguientes
• mecánicas: tipos de conectores, el diámetro del cable y el tipo de material en su caso, etc.
• eléctricas: niveles de transmisión o el tipo de señal transmitido.
• funcionales: especificar que hace cada hilo o canal.
• de procedimiento: reglas o secuencia de eventos para transmitir.
transmitir
Ejemplo: EIA RS-232, que define la utilización de los puertos serie de los equipos.
Nivel de enlace (Nivel 2)
Ofrece al siguiente
g
nivel una transmisión fiable de bits. Controla el flujo
j de datos p
para evitar q
que un
equipo envíe datos más rápido de lo que el otro permite. En redes de difusión, además, se encarga
del control de acceso al medio compartido. En redes de conmutación, controla el establecimiento,
mantenimiento y liberación de la conexión en cada uno de los enlaces.
Ejemplos de protocolo: HDLC.
HDLC
Nivel de red (Nivel 3)
Proporciona una conexión extremo a extremo en redes interconectadas. No es necesaria en enlaces
que p
proporciona
p
la conexión. Otras funciones son:
directos donde es el nivel 2 el q
• segmentación: adaptación al tamaño de paquete máximo transmisible por la red.
• encaminamiento: definición de las rutas a seguir por los datos hasta su destino.
• control de congestión: evitar que se produzcan cuellos de botella.
• interconexión: resolver los problemas derivados de la interconexión de redes heterogéneas.
heterogéneas
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.58
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Modelo OSI. Niveles
Nivel de transporte (Nivel 4)
Garantiza la transmisión sin errores extremo a extremo, independiente del tipo de red. Se encarga
d que los
de
l datos
d
ll
lleguen
sin
i errores, ordenados,
d
d
sin
i pérdidas
é did nii duplicados.
d li d
Este nivel fragmenta el mensaje en origen y lo recompone en el destino, asumiendo la ordenación
de los distintos paquetes que llegan.
Nivel de sesión (Nivel 5)
Se encarga de organizar y sincronizar el diálogo entre los dos extremos (disciplinas de diálogo).
La mayor parte de los protocolos están definidos por el ISO, aunque su uso es muy escaso.
Nivel de presentación (Nivel 6)
Este nivel elimina los problemas que puedan surgir al comunicar arquitecturas con estructuras o
representación
t ió de
d datos
d t
específicas
ífi
(f
(formato
t y codificación
difi
ió de
d datos).
d t ) Otras
Ot
f
funciones
i
son la
l
compresión y el cifrado.
Nivel de aplicación (Nivel 7)
Medio para que las aplicaciones accedan al entorno OSI.
Ejemplo de servicios o aplicaciones: transferencia de archivos, terminal virtual, etc.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.59
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Modelo OSI. Esquema de comunicación con enlace punto a punto
PDU: Protocol Data Unit
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.60
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Modelo OSI. Esquema de comunicación con un retransmisor
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.61
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Modelo TCP/IP
• Desarrollada en el seno de ARPAnet, red creada en 1969 por la Advanced Research
Projects Agency del Department of Defense de EEUU.
• Cuando se unen redes satélite y radio aparecen los primeros problemas de interconexión.
interconexión
Se crea el modelo de referencia TCP/IP en 1974:
Capacidad de conexión de múltiples redes de una manera sencilla.
E i
Exigencia
i de
d permanencia
i de
d la
l comunicación
i
ió mientras
i t
f
funcionan
i
l host
los
h t extremos.
t
Competencia y correspondencia con la torre OSI
TCP/IP se ha impuesto en los años 90 al
contrario de lo que se opinaba en los 80,
cuando se creía que el modelo OSI es el que
triunfaría. Los protocolos TCP/IP se crearon y
normalizaron
li
mucho
h antes
t de
d que se definiera
d fi i
el modelo OSI. Pese a que los gobiernos
apoyaban los estándares de OSI, desde
mediados de los 80 se ha ido introduciendo
TCP/IP
en
las
administraciones,
principalmente en el Departament of Defense
de EE.UU. Otro de los motivos de su
i l t ió es la
implantación
l gran popularización
l i
ió de
d
Internet.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.62
OSI
TCP/IP
7
Aplicación
7
6
P
Presentación
ió
6
5
Sesión
5
4
Transporte
4
Host-Host
3
Red
3
Internet
2
Enlace de Datos
2
Nivel de
Acceso a Red
1
Fí i
Físico
1
Aplicación
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Modelo TCP/IP. Niveles
• Objetivo
Garantizar la comunicación pese a problemas locales o desconexiones en grandes
segmentos de la red, siendo las mismas máquinas conectadas a la red quienes, de forma
automática, resuelvan los problemas suscitados.
• Basada en la comunicación de tres agentes:
Procesos: entidades q
que desean comunicarse.
Maquinas (hosts): lugar donde residen o corren los procesos.
Redes: la comunicación tiene lugar a través de redes a las que las hosts están unidas.
Host
Aplicación
Aplicación
Host-Host
Host-Host
Internet
Internet
Nivel de
Acceso a Red
Nivel de Acceso
a Red
RED
Direccionamiento
Internet
NAP 1
NAP 2
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.63
Sistema Operativo
Sistema O
Operativo
Host
RED
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Modelo TCP/IP. Nivel de proceso/aplicación
¿Qué debo enviar?




Es la interfaz q
que ve el usuario final
Muestra la información recibida
p
En ella residen las aplicaciones
Envía los datos de usuario a la
aplicación de destino usando los
servicios de las capas inferiores
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.64
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Modelo TCP/IP. Nivel host-to-host
¿Son estos
datos buenos?
 Identifica al proceso origen y al
destinatario de los datos
 Verifica que los datos se
transmitan correctamente
Este paquete
no es bueno
bueno.
Reenviar
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.65
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Modelo TCP/IP. Nivel de Internet
 Implementa un sistema
universal de direcciones
lógicas denominadas
direcciones IP.
 Realiza el encaminamiento de
mensajes
j a ttravés
é d
de llas
diferentes redes.
 Hace uso de encaminadores,
encaminadores
denominados gateways o
routers.
Routers
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.66
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Modelo TCP/IP. Nivel de acceso a red
 Intermediario entre un host y
la red, y entre los
dispositivos de red
red.
 Usa las direcciones físicas
de los dispositivos
empleados.
 Constituye la tecnología de
red sobre la que se actúa.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.67
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Modelo TCP/IP. Protocolos
Nivel de Aplicación
(mensaje)
FTP
TELNET HTTP SMTP
Nivel Host-to-Host
(segmento)
TCP
Nivel Internet
(datagrama)
SNMP
UDP
IP
Nivel de acceso a
CSMA/CD,Token Ring,X.25,ISDN,ATM,etc.
red (trama)
FTP
Telnet
HTTP
SMTP
SNMP
21
23
80
25
161
File Transfer Protocol
Conexión con terminal
HyperText Transfer Protocol
Simple Mail Transfer Protocol
Simple Network Management
Protocol
TCP
UDP
Transmission Control Protocol
User Datagram Protocol
IP
Internet Protocol
Encapsulado de protocolos
20
bytes
20
bytes
14
bytes
Cabecera
de enlace
Cabec.
IP
Cabec.
TCP
Segmento TCP
Datos aplicación
Segmento TCP
Datagrama IP
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.68
4
bytes
Cola de
enlace
Datagrama IP
Trama
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Modelo de capas y protocolos. Acceso a servidor desde LAN Ethernet
Ejemplo modelo TCP/IP:
Capa
p
4
HTTP
Aplicación
Aplicación
TCP
3
Host-to-Host
Transporte
IP
2
1
Internet
Red
LAN Ethernet
Acceso a
red
Cliente
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.69
Acceso a
red
Servidor
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Modelo de capas y protocolos. Acceso a servidor con conexión remota
Ejemplo modelo TCP/IP:
Capa
4
HTTP
Aplicación
Aplicación
TCP
3
Host-to-Host
Host-to-Host
IP
2
1
I t
Internet
t
Acceso a
red
Cliente
IP
IP
Internet
Ethernet
PPP
Acceso a
red
LAN
Ethernet
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.70
I t
Internet
t
Internet
Acceso a
red
Token
Ring
Acceso a
red
LAN
Token Ring
Servidor
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Direccionamiento IP
Una di
U
dirección
ió IP es un código
ódi
numérico único que identifica a
un ordenador específico
en Internet
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.71
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Direccionamiento IP
• Identificadores universales.
• Virtual
Interpretado por el software.
Independiente del direccionamiento hardware.
• Identifican una conexión de un nodo.
• Dirección consta de 32 bits, conceptualmente dividido en dos
campos:
Identificador de red (netid).
Identificador de nodo (hostid).
• Representación:
Notación decimal tomando cada 8 bits como un número decimal y separando
los dígitos decimales por puntos
10011011
155
11010010
.
210
00100110
.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.72
38
11110001
.
241
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Direccionamiento IP. Clases de direcciones IP
Direccionamiento classful
Identificador de red (netid)
Clase A
Pocas redes (126)
16.777.214 nodos por red
1
0
8
32
ID red
ID nodo
1.0.0.0 ... 126.0.0.0
16
2
Clase B
Redes
R
d medianas
di
(16 382)
(16.382)
65532 nodos por red
Identificador de nodo (hostid)
1 0
ID red
ID nodo
128.1.0.0 ... 191.254.0.0
3
Clase C
32
24
1 1 0
ID red
Muchas redes (2.097.150)
(2 097 150)
254 nodos por red
32
ID nodo
192.0.1.0 ... 223.255.254.0
4
Clase D
32
1 1 1 0
Dirección Multicast
224.0.0.0 ... 239.255.255.0
5
Clase E
1 1 1 1 0
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.73
32
Reservado para usos futuros
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Direccionamiento IP. Clases de direcciones IP
Direccionamiento classless
• El crecimiento o auge de Internet genera un problema de escasez de direcciones
IP (sobre
( b todo
d las
l de
d clase
l
B)
• Se define un direccionamiento en el que los bits asignados tanto para identificar la
red (netid) como para identificar el nodo (hostid) no están prefijados.
• Para indicar cuantos bits se destinan a cada identificador se define una máscara
de red de tamaño 32 bits. La máscara identifica la longitud del prefijo de red
fijando a uno los bits destinados a netid y a cero los bits destinados a hostid.
• Ejemplo de direccionamiento de una host perteneciente a una red con 8 bits
destinados a hostid y, p
por tanto,, 24 bits destinados a netid.
• L
La máscara
á
d red
de
d permita
i delimitar
d li i ell tamaño de
d la
l red
d y, por tanto, identificar
id ifi
l
las
hosts pertenecientes a la red.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.74
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Direccionamiento IP. Clases de direcciones IP
Aritmética con mascara de red
• Realizando un AND lógico entre la máscara de red y la dirección de un host se
obtiene la dirección de la red.
red Ejemplos:
Máscara 255.255.0.0
255 255 0 0
Dirección 200.45.34.56 y máscara 255.255.255.224
AND
11001000 00101101 00100010 00111000
11111111 11111111 11111111 11100000
11001000 00101101 00100010 00100000
Red: 200.45.34.32
200 45 34 32
• Realizando un AND lógico entre la dirección IP y el complemento a 1 de la
máscara de red se obtiene el identificador de host.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.75
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Direccionamiento IP. Direcciones IP especiales
Este
host
T d 0
Todo
0s
Utilizadas
como
dirección fuente en el
arranque del sistema
Host en esta
red
Todo 0s
Dirección de
red
netid
Todo 0s
Se refiere únicamente a
l red
la
d y no a sus nodos.
d
Difusión
directa
netid
Todo 1s
Envío de un paquete a todos
los nodos de la red netid.
netid
Difusión
limitada
Dirección de
loopback
hostid
Todo 1s
127
cualquier dígito
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.76
Envío de un paquete a todos
los nodos de su red durante
el arranque del sistema
Utilizada para pruebas
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Direccionamiento IP. Direcciones IP reservadas y privadas
Red o rango
Uso
127.0.0.0
Reservado (fin clase A)
128 0 0 0
128.0.0.0
Reservado (inicio Clase B)
191.255.0.0
Reservado (fin clase B)
192 0 0 0
192.0.0.0
Reservado (inicio Clase C)
224.0.0.0
Reservado (inicio Clase D)
240 0 0 0 – 255.255.255.254
240.0.0.0
255 255 255 254
Reservado (clase E)
10.0.0.0
Privado
172 16 0 0 – 172.31.0.0
172.16.0.0
172 31 0 0
Privado
192.168.0.0 – 192.168.255.0
Privado
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.77
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Direccionamiento IP. Ejemplo: router conectando tres LANs
IP: 147.156.13.5
Router: 147.156.0.1
IP: 147.156.24.12
Router: 147.156.0.1
IP: 147.156.145.17
Router: 147.156.0.1
LAN B
213.15.1.0
LAN A
147.156.0.0
Al estar todas las redes
directamente conectadas no hacen
falta rutas
147 156 0 1
147.156.0.1

213.15.1.1
IP: 213
213.15.1.2
15 1 2
Router: 213.15.1.1

193.146.62.1

LAN C
193.146.62.0
IP: 213.15.1.3
Router: 213.15.1.1
IP: 193.146.62.7
Router: 193.146.62.1
IP: 193.146.62.12
Router. 193.146.62.1
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.78
IP: 193.146.62.215
Router: 193.146.62.1
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Direccionamiento IP. Ejemplo: conexión de LANs vía línea serie
LAN A
165.12.0.0
LAN B
213.1.1.0
A 213
213.1.1.0
1 1 0 por 192
192.168.2.2
168 2 2
Red 192.168.2.0
165.12.0.1
165.12.0.2
165
12 0 2
Router 165.12.0.1
X
213.1.1.2
Router 213.1.1.1
192.168.2.1
192.168.2.2
165.12.0.3
Router 165.12.0.1
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.79
Y
213.1.1.1
A 165
165.12.0.0
12 0 0 por 192
192.168.2.1
168 2 1
213.1.1.3
213
113
Router 213.1.1.1
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Direccionamiento IP. Nueva versión: de IPv4 a IPv6
Agotamiento del espacio de direcciones IPv4
Nueva versión del protocolo IP
IPv6: identificadores de 128 bits de longitud.
longitud
Representación X:X:X:X:X:X:X:X,
cada X representa el valor hexadecimal de un grupo de 16 bits.
Ejemplo: 2001:410:0:1::0:45FF/128 (dirección de un host)
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.80
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Direccionamiento IP. Asignación de direcciones IP
• Inicialmente la asignación de direcciones IP la realizaba el NIC (Network
Information Center) de forma centralizada.
• A principios de los 90 se decidió descentralizar esta función creando los
llamados RIR (Regional Internet Registry).
Registro Regional
Área geográfica
ARIN (American Registry for Internet Numbers)
www.arin.net
EEUU y Canadá
APNIC (Asia Pacific Network Information Centre)
www.apnic.net
Asia oriental y Pacífico
RIPE (Réseaux IP Européenes)
www.ripe.net
Europa, Oriente Medio
y Asia Central
LACNIC (Latin American and Caribbean Network Information
Center)
www.lacnic.net
América y el Caribe
(excepto EEUU y
Canadá)
AFRINIC (African Network Information Center)
www afrinic net
www.afrinic.net
África y Oceano Indico
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.81
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Direccionamiento IP. Nombres de dominio IP
• Son nombres que se utilizan para identificar equipos en Internet, de una forma
más sencilla.
• Las
L personas recuerdan
d mejor
j nombres
b
que números.
ú
• Las direcciones IP pueden cambiar cuando un ordenador cambia de
ubicación.
• Son entidades administrativas cuyo propósito es subdividir la carga de gestión
entre distintas subentidades (proceso a repetir si el tamaño así lo aconseja).
• Network Information Center asigna
dominios de primer nivel (Top Level
Domains). Cada país administra su TLD
(ES NIC www.nic.es).
(ES-NIC,
i
)
• Cada TLD dispone de sus propias normas
(autonomía) acerca de quien puede
registrar
g
un dominio de segundo
g
nivel,, q
que
dominios
están
permitidos,
que
procedimientos hay que seguir para
registrar un dominio de segundo nivel, etc.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.82
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Direccionamiento IP. Nombres de dominio IP
• Nombres se forman mediante la yuxtaposición (separada por puntos) de los
distintos nombres de dominio, de abajo a arriba en la jerarquía hasta llegar al
últi
último
( í del
(raíz
d l DNS o “.”).
“ ”)
• La profundidad del árbol es arbitraria (limitada a 128).
• Ejemplo: tele2.cps.unizar.es
root
Raíz
TLDs
edu
com
gov
mil
org
Dominios en .es
Cada zona corresponde a una
autoridad administrativa,
administrativa
responsable de esa porción
jerárquica.
net
unizar
cps
Máquinas en cps.unizar.es
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.83
es
wzar
fr
etc.
upv
etc.
Dominios en .unizar.es
unizar es
tele2
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Direccionamiento IP. Servidor de nombres DNS (Domain Name System)
• Sistema de computación distribuido que relaciona nombres y direcciones
(traducción) vía una ordenación jerárquica de dominios delegados.
DNS raíz
Recursive DNS
Query
6
2
Así es como
funciona a
día de hoy el
sistema DNS
DNS raíz
Iterated DNS
Query
3
2
7
3
4
5
DNS local
ns.unizar.es
1
DNS en .com
4
5
8
DNS en .com
DNS local
ns.unizar.es
1
Host peticionaria
tele2.cps.unizar.es
7
8
6
DNS remoto
ns1.google.com
g g
DNS remoto
ns1.google.com
g g
Host peticionaria
tele2.cps.unizar.es
g g
www.google.com
www.google.com
Dig: herramienta de consulta a servidor DNS (http://www.ignside.net/man/redes/dig.php)
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.84
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Direccionamiento IP. Ejemplo de configuración IP
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.85
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Comunicación extremo a extremo. Puertos
• Necesidad de un mecanismo de direccionamiento adicional para
identificar a las aplicaciones (puerto).
AP
AP
Comunicación
extremo
t
a extremo
t
• Los puertos utilizan un
buffer o cola de espera,
espera
donde se almacenan los
paquetes que llegan hasta
que la aplicación los extrae.
• Para comunicarse con una
aplicación
li
ió
en un host
h t
destino, una fuente necesita
conocer su dirección IP y el
número
ú e o de pue
puerto.
o
• Protocolos : - TCP (Transmission Control Protocol)  Fiable (orientado a conexión)
- UDP (User Datagram Protocol)  No fiable (no orientado a conexión)
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.86
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Comunicación extremo a extremo
¿Cómo contactan dos aplicaciones en TCP/IP?
• Una aplicación:
- Empieza la ejecución primero.
- Espera pasivamente en un puerto fijo.
• Otra aplicación: - Empieza la ejecución después.
- Establece contacto con la primera aplicación.
• Esta es la interacción cliente – servidor.
Servidor (apertura pasiva)
Cliente (apertura activa).
• La información fluye en ambos sentidos, normalmente.
Asignación de puertos a aplicaciones
• Servidor:
Si
Sigue
generalmente
l
t un estándar.
tá d
Siempre utiliza los mismos números de puerto.
Generalmente, utiliza los números de puerto bajos. Por debajo del 1024, puertos
bien conocidos o ya asignados
asignados.
• Cliente:
El sistema operativo le asigna un número de puerto que esté libre.
Utili números
Utiliza
ú
d
de puerto
t mayores d
de 1024
1024.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.87
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Servicios en TCP/IP
• Existe un gran número de servicios estándar Internet.
• Una aplicación se define como una implementación de un servicio.
Servicio de transferencia de ficheros   FTP
• Cada aplicación estándar tiene al menos un documento (RFC) que describe los detalles
acerca del servicio que ofrece, así como el protocolo utilizado entre el cliente y servidor.
Ejemplos de servicios:
• Terminal remota (TELNET): Facilita la comunicación interactiva con una máquina remota
como si el usuario o proceso estuvieran trabajando en esa máquina.
• File Transfer Protocol (FTP): Facilita a un usuario o proceso de aplicación acceder e
interactuar con un sistema de ficheros remoto.
p Mail Transfer Protocol ((SMTP):
) Proporciona
p
un servicio de transferencia de correo
• Simple
a través de una red entre sistemas de correo radicados en diferentes máquinas.
• Simple Network Management Protocol (SNMP): Facilita la gestión
remota de los elementos de una red (hosts, routers, protocolos, etc.)
y
administración
• HyperText Transfer Protocol (HTTP):Proporciona un servicio distribuido de presentación
de la información.
• Post Office Protocol versión 3 (POP3): Proporciona un servicio de acceso al buzón de
correo del usuario o mailbox.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.88
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Servicios en TCP/IP: Terminal remota (TELNET)
• Servicio que permite establecer una conexión con un servidor
((ordenador remoto)) y trabajar
j en él.
• Características:
Sistema de autorización
y autenticación
Negociación de parámetros
de terminal
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.89
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Servicios en TCP/IP: File Transfer Protocol (FTP)
• Permite el intercambio de archivos entre máquina cliente y máquina
servidor.
• La conexión inicial (control, puerto 21) se utiliza para enviar al servidor
los comandos FTP. Cuando se pide una transferencia de información
(fichero o listado de un directorio o carpeta) se abre una nueva
conexión (datos, puerto 20) para transferir sólo la información
solicitada.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.90
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Servicios en TCP/IP: Correo electrónico (SMTP)
• Envío y recogida de correo electrónico
Simple Mail Transfer Protocol es el protocolo utilizado para el envío de mensajes de correo
(actúa entre sistemas de correo).
correo)
Post Office Protocol versión 3 es el protocolo utilizado por los clientes para interactuar con su
sistema de correo (acceso a buzones o mailbox). Usado cuando el buzón de usuarios reside
en una máquina remota y especialmente útil cuando la máquina de usuario no está
habitualmente on-line.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.91
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Servicios en TCP/IP: Simple Network Management Protocol (SNMP)
• Facilita la gestión y administración remota de los elementos de una
red (hosts,
(hosts routers,
routers protocolos,
protocolos etc.)
etc )
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.92
Arquitectura de Redes
I.3 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS. Modelos
Servicios en TCP/IP: World Wide Web (WWW)
• Servicio distribuido de presentación de la información creado en 1989-1991
por Tim Berners Lee en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas
(CERN) Creó
(CERN).
C ó las
l versiones
i
i i i l de
iniciales
d los
l cuatro
t componentes
t esenciales
i l
de la web: HTML, HTTP, un servidor web y un navegador.
C
Consorcio
i W3C (www.w3c.org,
(
3
1994) se encarga d
de estandarizar
t d i
ttodas
d
las tecnologías relacionadas con la web.
Unidad I. Introducción. Principios Básicos – pág.93
Arquitectura de Redes